EP1409880B1 - Systeme et procede pour mesurer la flexion dans un ergot - Google Patents

Systeme et procede pour mesurer la flexion dans un ergot Download PDF

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EP1409880B1 EP02748074A EP02748074A EP1409880B1 EP 1409880 B1 EP1409880 B1 EP 1409880B1 EP 02748074 A EP02748074 A EP 02748074A EP 02748074 A EP02748074 A EP 02748074A EP 1409880 B1 EP1409880 B1 EP 1409880B1
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Douglas E. Smith
Peter D. Totman
Randy L. Everton
Paul A. St. Jean
Marvin D. Bunderson
Mark R. Eggett
Randy L. Borgstrom
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Northrop Grumman Innovation Systems LLC
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Alliant Techsystems Inc
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G01L1/2218—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric, adapted for measuring a force along a single direction
    • G01L1/2225—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being of the column type, e.g. cylindric, adapted for measuring a force along a single direction the direction being perpendicular to the central axis

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Claims (38)

  1. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052), comprenant :
    un corps d'élément formant goupille (70) disposé autour d'un axe d'élément formant goupille (54), le corps d'élément formant goupille (70) comprenant une partie flexible (90) ;
    un dispositif de détection positionné au niveau du corps d'élément formant goupille (70) dans la partie flexible (90) pour détecter une déformation de flexion dans la partie flexible (90) à l'exception d'une déformation axiale nette, et pour délivrer en sortie un signal de mesure de détection représentatif de la déformation de flexion, dans lequel le dispositif de détection comprend un montage en pont ayant une configuration de mesure de contrainte axiale et une configuration de mesure de contrainte de flexion ; et
    un dispositif de sortie de signal de mesure de détection pour délivrer en sortie le signal de mesure de détection en provenance du dispositif de détection.
  2. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de détection détecte les composantes de la déformation de flexion dans la partie flexible le long d'un axe x et d'un axe y, l'axe x et l'axe y étant orthogonaux à l'axe d'élément formant goupille et l'un à l'autre.
  3. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 1, dans lequel le corps d'élément formant goupille (70) comprend un boulon.
  4. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 1, dans lequel le corps d'élément formant goupille (70) a une forme cylindrique autour de l'axe d'élément formant goupille (54).
  5. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 1, dans lequel :
    le corps d'élément formant goupille (70) comprend une tête (74) ; et
    la partie flexible (90) est adjacente à la tête (74).
  6. Élément formant goupille (52, 1052) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de détection comprend :
    des premier et second éléments de mesure selon l'axe x (BX1, BX2) pour mesurer la déformation de flexion le long d'un axe x ; et
    des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) pour mesurer la déformation de flexion le long d'un axe y.
  7. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 6, dans lequel chacun des premier et second éléments de mesure selon l'axe x (BX1, BX2) comprend un capteur axial (BX1 (T), BX2 (T)) pour mesurer la déformation dans une direction axiale d'élément formant goupille correspondant à l'axe d'élément formant goupille (54).
  8. Élément formant goupille (52, 1052) selon la revendication 6, dans lequel :
    le corps d'élément formant goupille (70) comprend une tige (72) comprenant un périmètre de tige se trouvant dans un plan orthogonal à l'axe d'élément formant goupille (54) ; et
    chacun des premier et second éléments de mesure selon l'axe x (BX1, BX2) comprend un capteur tangentiel (BX1 (C), BX2 (C)) pour mesurer la déformation dans une direction tangentielle au périmètre de tige.
  9. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 6, dans lequel chacun des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) comprend un capteur axial (BY1 (T), BY2 (T)) pour mesurer la déformation dans une direction axiale d'élément formant goupille correspondant à l'axe d'élément formant goupille (54).
  10. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 6, dans lequel :
    le corps d'élément formant goupille (70) comprend une tige (72) comprenant un périmètre de tige se trouvant dans un plan orthogonal à l'axe d'élément formant goupille ; et
    chacun des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) comprend un capteur tangentiel (BY1 (C), BY2 (C)) pour mesurer la déformation dans une direction tangentielle au périmètre de tige.
  11. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 6, dans lequel :
    chacun des premier et second éléments de mesure selon l'axe x (BX1, BX2) et chacun des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) comprennent un capteur axial (BX1 (T), BX2 (T), BY1 (T), BY2 (T)) pour mesurer la déformation dans une direction axiale d'élément formant goupille correspondant à l'axe d'élément formant goupille (54) ;
    le corps d'élément formant goupille (70) comprend une tige (72) comprenant un périmètre de tige se trouvant dans un plan orthogonal à l'axe d'élément formant goupille ; et
    chacun des premier et second éléments de mesure selon l'axe x (BX1, BX2) et chacun des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) comprennent un capteur tangentiel (BX1 (C), BX2 (C), BY1 (C), BY2 (C)) pour mesurer la déformation dans une direction tangentielle au périmètre de tige.
  12. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 7, dans lequel le dispositif de détection comprend en outre :
    un pont d'axe x (150) ayant un côté gauche (152) et un côté droit (154), le côté gauche de pont d'axe x comprenant des première et seconde positions (156, 158) et
    le côté droit de pont d'axe x comprenant des première et seconde positions (160, 162) ;
    la première position (156) du côté gauche de pont d'axe x et la première position (160) du côté droit de pont d'axe x étant dans une première configuration d'axe x alignée ; et
    la seconde position (158) du côté gauche de pont d'axe x et la seconde position (162) du côté droit de pont d'axe x étant dans une seconde configuration d'axe x alignée, les capteurs axiaux (BX1 (T), BX2 (T)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe x étant dans l'une de la première configuration d'axe x alignée et de la seconde configuration d'axe x alignée.
  13. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 7, dans lequel le dispositif de détection comprend en outre :
    un pont d'axe x (150) ayant un côté gauche (152) et un côté droit (154), le côté gauche de pont d'axe x comprenant des première et seconde positions (156, 158) et le côté droit de pont d'axe x comprenant des première et seconde positions (160, 162) ;
    la première position (156) du côté gauche de pont d'axe x et la première position (160) du côté droit de pont d'axe x étant dans une première configuration d'axe x alignée ; et
    la seconde position (158) du côté gauche de pont d'axe x et la seconde position (162) du côté droit de pont d'axe x étant dans une seconde configuration d'axe x alignée ; et
    une configuration de mesure de contrainte axiale et une configuration de mesure de contrainte de flexion, le dispositif de détection étant dans la configuration de mesure de contrainte de flexion lorsque les capteurs axiaux (BX1 (T), BX2 (T)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe x sont dans l'une de la première configuration d'axe x alignée et de la seconde configuration d'axe x alignée.
  14. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 13, dans lequel le dispositif de détection est dans la configuration de mesure de contrainte axiale lorsque les capteurs axiaux des premier et second éléments de mesure selon l'axe x ne sont pas dans l'une de la première configuration d'axe x alignée et de la seconde configuration d'axe x alignée.
  15. Élément formant goupille instrumenté selon la revendication 8, dans lequel : le dispositif de détection comprend :
    un pont d'axe x (150) ayant un côté gauche (152) et un côté droit (154), le côté gauche de pont d'axe x (152) comprenant des première et seconde positions (156, 158) et le côté droit de pont d'axe x comprenant des première et seconde positions (160, 162) ;
    la première position (156) du côté gauche de pont d'axe x et la première position (160) du côté droit de pont d'axe x étant dans une première configuration d'axe x alignée ; et
    la seconde position (158) du côté gauche de pont d'axe x et la seconde position (162) du côté droit de pont d'axe x étant dans une seconde configuration d'axe x alignée ;
    les capteurs tangentiels (BX1 (C), BX2 (C)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe x étant dans l'une de la première configuration d'axe x alignée et de la seconde configuration d'axe x alignée.
  16. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 11, dans lequel le dispositif de détection comprend :
    un pont d'axe x (150) ayant un côté gauche (152) et un côté droit (154), le côté gauche de pont d'axe x comprenant des première et seconde positions (156, 158) et le côté droit de pont d'axe x comprenant des première et seconde positions (160, 162) ;
    la première position (156) du côté gauche de pont d'axe x et la première position (160) du côté droit de pont d'axe x étant dans une première configuration d'axe x alignée ; et
    la seconde position (158) du côté gauche de pont d'axe x et la seconde position (162) du côté droit de pont d'axe x étant dans une seconde configuration d'axe x alignée ;
    une configuration de mesure de contrainte axiale et une configuration de mesure de contrainte de flexion, le dispositif de détection étant dans la configuration de mesure de' contrainte de flexion lorsque les capteurs tangentiels (BX1 (C), BX2 (C)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe x sont dans l'une de la première configuration d'axe x alignée et de la seconde configuration d'axe x alignée.
  17. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 16, dans lequel le dispositif de détection est dans la configuration de mesure de contrainte axiale lorsque les capteurs tangentiels des premier et second éléments de mesure selon l'axe x ne sont pas dans l'une de la première configuration d'axe x alignée et de la seconde configuration d'axe x alignée.
  18. Élément formant goupille instrumenté selon la revendication 9, dans lequel le dispositif de détection comprend :
    un pont d'axe y (250) ayant un côté gauche (252) et un côté droit (254), le côté gauche de pont d'axe y comprenant des première et seconde positions (256, 258) et le côté droit de pont d'axe y comprenant des première et seconde positions (260, 262) ;
    la première position (256) du côté gauche de pont d'axe y (252) et la première position (260) du côté droit de pont d'axe y (254) étant dans une première configuration d'axe y alignée ; et
    la seconde position (258) du côté gauche de pont d'axe y (252) et la seconde position (258) du côté droit de pont d'axe y (254) étant dans une seconde configuration d'axe y alignée ;
    les capteurs axiaux des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) étant dans l'une de la première configuration d'axe y alignée et de la seconde configuration d'axe y alignée.
  19. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 18, dans lequel le dispositif de détection comprend en outre :
    une configuration de mesure de contrainte axiale et une configuration de mesure de contrainte de flexion, le dispositif de détection étant dans la configuration de mesure de contrainte de flexion lorsque les capteurs axiaux (BY1 (T), BY2 (T)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) sont dans l'une de la première configuration d'axe y alignée et de la seconde configuration d'axe y alignée.
  20. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 19, dans lequel le dispositif de détection est dans la configuration de mesure de contrainte axiale lorsque les capteurs axiaux (BY1 (T), BY2 (T)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) ne sont pas dans l'une de la première configuration d'axe y alignée et de la seconde configuration d'axe y alignée.
  21. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 10, dans lequel le dispositif de détection comprend en outre :
    un pont d'axe y (250) ayant un côté gauche (252) et un côté droit (254), le côté gauche de pont d'axe y (252) comprenant des première et seconde positions (256, 258) et le côté droit de pont d'axe y (254) comprenant des première et seconde positions (260, 262) ;
    la première position (256) du côté gauche de pont d'axe y (252) et la première position (260) du côté droit de pont d'axe y (254) étant dans une première configuration d'axe y alignée ; et
    la seconde position (258) du côté gauche de pont d'axe y (252) et la seconde position (262) du côté droit de pont d'axe y (254) étant dans une seconde configuration d'axe y alignée ; et
    les capteurs tangentiels (BY1 (C), BY2 (C)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) étant dans l'une de la première configuration d'axe y alignée et de la seconde configuration d'axe y alignée.
  22. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 21, dans lequel le dispositif de détection comprend en outre :
    une configuration de mesure de contrainte axiale et une configuration de mesure de contrainte de flexion, le dispositif de détection étant dans la configuration de mesure de contrainte de flexion lorsque les capteurs tangentiels (BY1 (C), BY2 (C)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) sont dans l'une de la première configuration d'axe y alignée et de la seconde configuration d'axe y alignée.
  23. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 22, dans lequel le.dispositif de détection est dans la configuration de mesure de contrainte axiale lorsque les capteurs tangentiels (BY1 (C), BY2 (C)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) ne sont pas dans l'une de la première configuration d'axe y alignée et de la seconde configuration d'axe y alignée.
  24. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 11, dans lequel le dispositif de détection comprend en outre :
    un pont d'axe x (150) ayant un côté gauche (152) et un côté droit (154), le côté gauche de pont d'axe x (152) comprenant des première et seconde positions (156, 158) et le côté droit de pont d'axe x (154) comprenant des première et seconde positions (160, 162) ;
    la première position (156) du côté gauche de pont d'axe x (152) et la première position (160) du côté droit de pont d'axe x (154) étant dans une première configuration d'axe x alignée ; et
    la seconde position (158) du côté gauche de pont d'axe x (152) et la seconde position (162) du côté droit de pont d'axe x (154) étant dans une seconde configuration d'axe x alignée ;
    les capteurs axiaux (BX1 (T), BX2 (T)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe x (BX1, BX2) étant dans l'une de la première configuration d'axe x alignée et de la seconde configuration d'axe x alignée, et les capteurs tangentiels (BX1 (C), BX2 (C)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe x (BX1, BX2) étant dans l'autre de la première configuration d'axe x alignée et de la seconde configuration d'axe x alignée ; et
    un pont d'axe y (250) ayant un côté gauche (252) et un côté droit (254), le côté gauche de pont d'axe y (252) comprenant des première et seconde positions (256, 258) et le côté droit de pont d'axe y comprenant des première et seconde positions (260, 262) ;
    la première position (256) du côté gauche de pont d'axe y (252) et la première position (260) du côté droit de pont d'axe y (254) étant dans une première configuration d'axe y alignée ; et
    la seconde position (258) du côté gauche de pont d'axe y (252) et la seconde position (262) du côté droit de pont d'axe y (254) étant dans une seconde configuration d'axe y alignée ; et
    les capteurs axiaux (BY1 (T), BY2 (T)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) étant dans l'une de la première configuration d'axe y alignée et de la seconde configuration d'axe y alignée, et les capteurs tangentiels (BY1 (C), BY2 (C)) des premier et second éléments de mesure selon l'axe y (BY1, BY2) étant dans l'autre de la première configuration d'axe y alignée et de la seconde configuration d'axe y alignée.
  25. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 1, comprenant en outre un dispositif de commutation (280) couplé fonctionnellement au dispositif de détection pour réaliser une commutation entre une configuration de mesure de contrainte axiale et une configuration de mesure de contrainte de flexion.
  26. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 25, dans lequel le dispositif de commutation (280) comprend un circuit de commutation à semi-conducteurs.
  27. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 25, dans lequel :
    l'élément formant goupille (52, 1052) comprend une tête (74) ; et
    le dispositif de commutation (280) est positionné au niveau de la tête d'élément formant goupille (74).
  28. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 27, dans lequel :
    la tête d'élément formant goupille (74) comprend une surface externe (86) et une encoche (452) disposée dans la surface externe (86) ; et
    le dispositif de commutation (280) est monté sur la surface externe (86).
  29. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 25, dans lequel :
    l'élément formant goupille (1052) comprend une tête (1074) comprenant une cavité de tête (1089) ; et
    le dispositif de commutation (280) est positionné dans la cavité de tête d'élément formant goupille (1089).
  30. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 25, dans lequel le dispositif de commutation (280) comprend une source de signal de commutation périodique pour fournir un signal de commutation périodique.
  31. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 25, dans lequel :
    le dispositif de détection comprend une paire de ponts, ayant chacun une configuration de mesure de contrainte axiale et une configuration de mesure de contrainte de flexion ; et
    le dispositif de commutation (280) comprend un interrupteur couplé fonctionnellement à la paire de ponts pour commuter la paire de ponts entre la configuration de mesure de contrainte axiale et la configuration de mesure de contrainte de flexion.
  32. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon la revendication 31, dans lequel le dispositif de commutation (280) commute sensiblement instantanément la paire de ponts à la configuration de mesure de contrainte de flexion.
  33. Élément formant goupille instrumenté (52, 1052) selon l'une quelconque des revendications 1 à 30, 31 ou 32, comprenant en outre :
    un dispositif de réception de données (56, 58, 60, 62) couplé fonctionnellement au dispositif de sortie de signal de mesure de détection pour recevoir le signal de mesure de détection.
  34. Élément formant goupille instrumenté selon la revendication 33, dans lequel le dispositif de réception de données (56, 58, 60, 62) comprend une unité de traitement de données (60).
  35. Élément formant goupille instrumenté selon la revendication 33, dans lequel le dispositif de réception de données (56, 58, 60, 62) comprend un dispositif d'affichage de données (62).
  36. Procédé de mesure de la flexion au niveau d'un joint (36), le procédé comprenant les étapes consistant à :
    disposer un élément formant goupille instrumenté (52, 1052) au niveau du joint, l'élément formant goupille instrumenté (52, 1052) comprenant un corps d'élément formant goupille (70) disposé autour d'un axe d'élément formant goupille (54), le corps d'élément formant goupille (70) comprenant une partie flexible (90) ;
    mesurer à l'aide d'un dispositif de détection une déformation de flexion dans la partie flexible à l'exception d'une déformation axiale nette pendant un mode de mesure de contrainte de flexion et délivrer en sortie un signal de mesure de détection, dans lequel le dispositif de détection comprend un montage en pont ayant une configuration de mesure de contrainte axiale et une configuration de mesure de contrainte de flexion ; et
    communiquer le signal de mesure de détection à un dispositif de réception de données (56, 58, 60, 62).
  37. Procédé selon la revendication 36, dans lequel la disposition de l'élément formant goupille instrumenté (52, 1052) comprend l'étape consistant à disposer une pluralité d'éléments formant goupilles instrumentés (52, 1052) au niveau du joint (36) de sorte que les éléments formant goupilles instrumentés (52, 1052) sont sensiblement équidistants autour du joint (36).
  38. Procédé selon la revendication 36, dans lequel la mesure comprend l'étape consistant à commuter en marche et arrêt le mode de mesure de contrainte de flexion.
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